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Un nuevo sistema de visión “sobrehumana” hace visible lo invisible

Un nuevo sistema de visión reconstruye los movimientos de partículas individuales de luz con la ayuda de un algoritmo, logrando ver a través de las nubes, la niebla y otras estructuras. Los científicos destacan que para el ojo humano es como ver a través de las paredes.

Investigadores de la Universidad de Stanford han desarrollado un innovador sistema de visión que logra reconstruir escenas tridimensionales ocultas gracias al movimiento de fotones o partículas elementales de luz. Podría ser de gran utilidad para la conducción de vehículos autónomos en situaciones de niebla o lluvia intensa, o incluso para mejorar la visualización de imágenes satelitales en entornos brumosos.

En un comunicado, los especialistas resaltaron que este mecanismo corre la frontera de aquello que puede lograrse con cualquier sistema de visión. “Es como una visión sobrehumana», destaca Gordon Wetzstein, autor principal del estudio. Aunque muchos sistemas trabajan para mejorar imágenes borrosas o de compleja definición, el nuevo desarrollo de los científicos estadounidenses “hace visible lo invisible”.

El sistema emplea un software especialmente creado con este propósito, que trabaja integrado a un algoritmo para poder reconstruir de forma tridimensional los objetos ocultos en las imágenes. Para hacerlo, requiere algunos datos de ubicación y unos pocos fotones como información.

Con el objetivo de ver en entornos que dispersan la luz en múltiples direcciones, el sistema empareja un láser con un detector de fotones de extrema sensibilidad. El láser escanea la estructura que obstruye la visión, como por ejemplo una pared de espuma, pero en algún momento uno de los fotones en acción atravesará la espuma y rebotará en los objetos ocultos que se quieren visualizar.

Posteriormente, el fotón pasará nuevamente a través de la espuma, pero en esta ocasión en sentido contrario, y llegará al detector que posee el sistema. Es entonces cuando el software y el algoritmo entran en acción, decodificando la información aportada por el fotón o partícula elemental de luz. Al terminar su trabajo, ofrecerán una reconstrucción de los objetos ocultos que se podrá visualizar en tres dimensiones.

Características únicas

Los investigadores resaltaron que esta técnica complementa otros sistemas de visión que logran resultados similares al ver a través de estructuras y barreras visuales que parecen inexpugnables, pero que en realidad lo hacen a una escala microscópica, generalmente para aplicaciones en medicina.

El nuevo sistema, en cambio, se orienta a situaciones a gran escala, como pueden ser la conducción de vehículos autónomos en situaciones de abundante niebla o intensa lluvia. También se cree que puede ser operativo para optimizar la visualización de imágenes satelitales de la superficie de la Tierra o de otros planetas, que presentan una atmósfera brumosa que dificulta la visión.

La infraestructura requerida para desarrollar el nuevo sistema no es demasiado compleja. Solamente se emplearon algunos componentes de hardware un poco más avanzados que aquellos que pueden encontrarse actualmente en los automóviles autónomos, con la finalidad de lograr una buena respuesta del software y del algoritmo.

Dependiendo de la luminosidad que despidan los objetos ocultos a visualizar, el escaneo se demora entre un minuto y una hora, por lo menos en la fase de pruebas del dispositivo. Una ventaja extra es que el algoritmo reconstruye la escena oculta en tiempo real, y además la aplicación se puede ejecutar en un ordenador portátil de medianas prestaciones.

Referencia

Three-dimensional imaging through scattering media based on confocal diffuse tomography. Lindell, D.B., Wetzstein, G. Nature Communications (2020).DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-020-18346-3

Foto de portada:

Una reconstrucción tridimensional de la letra reflectante «S», como se ve a través de la espuma de 1 pulgada de espesor. Foto: Stanford Computational Imaging Lab.

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente es periodista especializado en comunicación científica y tecnológica.

2 comentarios

  • Parece interesante para la conducción en malas condiciones de lluvia intensa, nieve, o niebla, pero también abre la puerta a usos gubernamentales indebidos, contra los derechos individuales, habría que acotar su uso legar, y prohibir su uso sistemático, sin razón legal justificada.

  • Aprovechan en captar unos cuantos fotones y de esa parte reconstruyen el todo (como en un fragmento de un holograma, se puede construir el holograma completo)
    Buen articulo.